[發明專利]一種低復雜度的極化碼比特交織編碼調制方法

有效

• 申請號: 201810054454.5
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN110061803B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 潘志文;于永潤;談曉思;劉楠;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

本發明提出了一種低復雜度極化碼比特交織編碼調制方法，包括：計算調制星座點集合中各個比特層的巴特查理亞系數；計算巴特查理亞系數在極化碼中的遞歸式；根據調制階數，求解優化問題，得到用于進行比特交織的最優置換；進行極化碼構造；構造完成后進行調制；對信道接收信號進行解調和譯碼。本發明主要依靠巴特查理亞系數在極化碼中的遞歸式來進行計算降低了針對比特交織編碼調制的極化碼的構造復雜度，優于現有方法。

技術領域

本發明屬于無線通信中的信道編碼技術領域，涉及極化碼比特交織編碼調制方法。

背景技術

極化碼是一種新型信道編碼技術，它是第一類可以被嚴格證明達到二進制對稱輸入離散無記憶信道的對稱容量的信道編碼技術，已經被確定為第五代移動通信系統中的控制信道編碼機制。為實現高頻譜效率，必須把極化碼和高階調制相結合。

比特交織編碼調制(Bit-interleaved Coded Modulation,BICM)是一種重要的高階調制方式，BICM方式先對二進制編碼序列進行交織，再對交織后的二進制編碼序列進行調制。解調時，BICM方式忽略一個星座符號中各個比特的相關性，將一個星座符號中的各個比特視為彼此獨立的比特，以此計算軟判決度量，然后將軟判決度量輸入譯碼器進行譯碼。盡管BICM方式忽略了一個星座符號中各個比特的相關性，從解調的角度來講并不是最優的，即BICM方式不能達到編碼調制的信道容量，但是BICM方式損失的信道容量很小，并且解調速度快，因此BICM方式廣泛應用于實際系統中，例如第四代移動通信系統。

極化碼的構造取決于傳輸編碼比特的信道的特性，如果使用二進制調制方式，則傳輸編碼比特的信道是相同的信道，此時極化碼構造相對容易。但是，當使用BICM高階調制方式時，傳輸各個編碼比特的信道不同，這給極化碼的構造帶來困難。雖然已有一些針對BICM的極化碼構造方法，但是這些方法大多基于蒙特卡洛仿真或密度演進，復雜度較高。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種低復雜度極化碼比特交織編碼調制方法，主要依靠巴特查理亞系數(Bhattacharyya parameter)在極化碼中的遞歸式來進行計算，與已有的針對BICM的極化碼構造方法相比，降低了極化碼構造的復雜度。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種低復雜度的極化碼比特交織編碼調制方法，包括如下步驟：

步驟一，計算調制星座點集合中各個比特層的巴特查理亞系數

BICM方式在解調時忽略星座點對應比特之間的相關性，因此傳輸信道W(Y|C)視為m個獨立的比特信道：

W(Y|C)→{W(Y|B₁),...,W(Y|B_m)} (2)其中，是中的一個元素，B_i∈{0,1}是第i比特層上的比特，W(Y|B_i)稱為第i個等效比特信道，W(Y|B_i)對應的巴特查理亞系數為：

其中，集合表示中所有第i比特層上對應比特為0星座點，集合表示中所有第i比特層上對應比特為1的星座點，m為調制階數，y∈Y，Y為輸出符號集合；

步驟二，計算巴特查理亞系數在極化碼中的遞歸式

巴特查理亞系數在極化碼中的遞歸關系，由極化碼的核矩陣決定，當核矩陣為

時，巴特查理亞系數的遞歸式如下：